Các định nghĩa tín hiệu và hệ thống – Tài liệu text

Bài viết Các định nghĩa tín hiệu và hệ thống – Tài liệu text thuộc chủ đề về HỎi Đáp thời gian này đang được rất nhiều bạn quan tâm đúng không nào !! Hôm nay, Hãy cùng Buyer tìm hiểu Các định nghĩa tín hiệu và hệ thống – Tài liệu text trong bài viết hôm nay nhé ! Các bạn đang xem bài : “Các định nghĩa tín hiệu và hệ thống – Tài liệu text”

Đánh giá về Các định nghĩa tín hiệu và hệ thống – Tài liệu text


Xem nhanh
????Khóa Học Điện Tử Thực Hành VIP : https://bachkhoadientu.vn/khoa-hoc-thuc-hanh-dien-tu-chuyen-sau.html
???? WEBSITE: http://www.bachkhoadientu.vn/
???? FANPAGE:https://www.facebook.com/bachkhoadientu
???? SHOP:https://shopee.vn/fixpro789
✉EMAIL: [email protected]
????TRỌN BỘ BÀI GIẢNG KIỂM TRA LINH KIỆN CHUYÊN NGHIỆP:
http://www.bachkhoadientu.vn/tro-thanh-chuyen-gia-ve-kiem-tra-linh-kien-dien-tu-p583.html

????TRỌN BỘ BÀI GIẢNG NGHỆ THUẬT SỬA CHỮA NGUỒN XUNG:
http://www.bachkhoadientu.vn/nghe-thuat-sua-chua-nguon-xung-p675.html

????TRỌN BỘ BÀI GIẢNG SỬA BẾP TỪ CHUYÊN SÂU:
http://www.bachkhoadientu.vn/tai-lieu-huong-dan-sua-bep-tu-chuyen-nghiep--in-mau-p526.html

????TRỌN BỘ BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CƠ BẢN ( HƠN 60 VIDEO) : https://www.youtube.com/playlist?list=PLGs3LoDo-2kOWhcLkcdEZovVq_vuPsPHr

???? TRỌN BỘ VIDEO THỰC HÀNH ĐIỆN TỬ: https://www.youtube.com/playlist?list=PLGs3LoDo-2kN5JnrsYua4GAfSsL-WaQNJ

????TRỌN BỘ VIDEO ĐÁNH GIÁ ĐỒNG HỒ VẠN NĂNG:https://www.youtube.com/playlist?list=PLGs3LoDo-2kMzKSAbOr5CA_2AdLmgvDET

????TRỌN BỘ VIDEO THIẾT KẾ ĐIỆN TỬ: https://www.youtube.com/playlist?list=PLGs3LoDo-2kPZ3pHXLLMK51zYRVxL3X2I
Tài liệu hướng dẫn kiểm tra linh kiện chuyên sâu:
http://www.bachkhoadientu.vn/tro-thanh-chuyen-gia-ve-kiem-tra-linh-kien-dien-tu-p583.html
Tài liệu hướng dẫn sửa bếp từ chuyên nghiệp
http://www.bachkhoadientu.vn/tai-lieu-huong-dan-sua-bep-tu-chuyen-nghiep--in-mau-p526.html
http://www.nvtshop.com
http://www.bachkhoadientu.com
Tài liệu giúp bạn trở thành chuyên gia về kiểm tra linh kiện điện tử
http://www.bachkhoadientu.com/2017/10/tro-thanh-chuyen-gia-ve-kiem-tra-linh-kien-dien-tu.html
Website : http://www.bachkhoadientu.com
Hiểu biết cơ bản về tín hiệu điện . Cách nhận biết tín hiệu điện tương tự (Analog) với tín hiệu số (Digital). Cách biến đổi tín hiệu vật lý thành một tín hiệu điện.

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (357.62 KB, 18 trang )

Chương I- 1 -Chương 1GIỚI THIỆU VỀ TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNGNội dung chính chương này trình bày về:- Các định nghĩa tín hiệu và hệ thống- Mô hình toán học biểu diễn tín hiệu và hệ thống- Phân loại tín hiệu- Các phép toán cơ bản trên tín hiệu- Các đặc điểm của tín hiệu- Các phương pháp biểu diễn hệ thống- Các đặc điểm của hệ thống1.1 CÁC ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN“That’s one small step for man- one giant leap for mankind”. Với câu nói nổi tiếng này,Commander Neil Amstrong đã bước ra khỏi phi thuyền, đặt chân lên bề mặt mặt trăng và trởthành người đầu tiên trên mặt trăng. Tiếng nói, hình ảnh bước đi của Commander Amstrongđã được truyền qua một đường truyền từ phi thuyền qua vệ tinh xuống trạm mặt đất, phânphát qua mạng truyền hình đến các máy thu hình tại gia đình. Chúng ta gọi đường truyền đólà hệ thống thông tin (communication system). Chức năng của hệ thống này là gởi tín hiệutiếng nói và video từ phi thuyền trên mặt trăng xuống máy thu hình gia đình. Các thành phầncủa hệ thống gồm các thiết bị phục vụ cho việc phát, xử lý và thu nhận tín hiệu. Hệ thốngthông tin ở đây là một phần của một hệ thống khác lớn hơn- hệ thống thám hiểm mặt trăng.Chúng ta vừa nhắc đến hai thuật ngữ- “tín hiệu” (signal) và “hệ thống” (system) trong ví dụtrên. Hai từ này được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như kỹ thuật, khoahọc, kinh tế, chăm sóc sức khỏe, chính trị… Trong môn học này, ta tập trung xét hệ thống làmột phần hoặc ghép nối một số phần của thiết bị và phân tích ảnh hưởng của nó lên các tínhiệu đi qua nó. Công cụ dùng để phân tích tín hiệu và hệ thống là một số công cụ toán họchiệu quả và thông dụng.Chúng ta sẽ bắt đầu với việc định nghĩa hai ngôn từ “tín hiệu” và “hệ thống”. Đồng thời

cũng xem xét mô hình toán học biểu diễn tín hiệu và hệ thống.1.1.1 Định nghĩa tín hiệu và hệ thốngTrước hết ta xét một ví dụ minh họa, từ đây ta đưa ra định nghĩa tín hiệu và hệ thống.Ta xét mạch điện sau:

Chương I- 2 -Mạch điện trên được gọi là hệ thống (system). Các điện trở, tụ điện, cuộn dây tạo nên hệthống được gọi là thành phần của hệ thống (system component). Điện áp và dòng điện biếnthiên theo thời gian trong mạch gọi là tín hiệu (signal).Như vậy, ta có các định nghĩa sau:1. Hệ thống là tập hợp các đối tượng vật lý có quan hệ nào đó với nhéu2. Các đối tượng vật lý đó được gọi là các thành phần của hệ thống.3. Tín hiệu là các đại lượng vật lý biến thiên có trong hệ thống.Căn cứ vào vị trí của tín hiệu trong hệ thống, ta phân tín hiệu ra thành tín hiệu vào, tín hiệutrung gian hay tín hiệu nội bộ và tín hiệu ra.Tín hiệu vào (input signal) là tín hiệu đưa vào hệ thống từ một nguồn nào đó. Tín hiệu ra(output signal) là tín hiệu tạo ra bởi hệ thống phục vụ với tín hiệu vào. Tín hiệu có ở bêntrong hệ thống, không phải tín hiệu vào, cũng không phải tín hiệu ra là tín hiệu nội bộ(internat signal) .1.1.2 Mô hình toán học biểu diễn tín hiệu và hệ thốngViệc phân tích tín hiệu và hệ thống cho phép ta xác định được các đặc điểm của tín hiệu vàhệ thống cũng như cách thực hiện hệ thống. Một ví dụ vềđặc điểm của tín hiệu là dạng sóng

tín hiệu. Một ví dụ về đặc điểm của hệ thống là độ lợi hệ thống. Xác định được các đặc điểmnày sẽ giúp ta biết được hệ thống có phục vụ các bắt buộc kỹ thuật đề ra hay không.Việc phân tích tín hiệu và hệ thống bắt buộc phải có một mô hình toán học (mathematicalmodel) biểu diễn tín hiệu và hệ thống. Mô hình đó là các phương trình toán học biểu diễn tínhiệu và hệ thống.1. Ví dụ về mô hình toán:Xét hệ thống chiếu sáng hành lang toà nhà:

Mô hình của tín hiệu vào- ở đây là tín hiệu điện áp, như sau:∞<<∞−π= t]V[)t60.2cos(2120)t(vMô hình của một thành phần của hệ thống- ở đây là một bóng đèn, như sau:R)t(v)t(i =Chương I- 3 -với v(t) là điện áp đặt trên hai đầu điện trở, i(t) là dòng chạy qua điện trở và R là điện trở củadây tóc bóng đèn.Mô hình toán của tín hiệu ra- ở đây là dòng bắt buộc bởi hệ thống, như sau:]A[)t(vR

1R1R1R)t(vR)t(vR)t(v)t(i321321a⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛++=++=

Đây cũng là mô hình toán của hệ thống, vì nó biểu diễn cho quan hệ giữa tín hiệu vào, tínhiệu ra và các thành phần của hệ thống.Giả sử các điện trở là:Ω=+= 100RRR

321thì:∞∞−π= t]A[)t60.2cos(091.5)t(ia

Mô hình này chỉ ra dạng sóng của dòng yêu cầu bởi hệ thống là dạng sin với biên độ là5.091A.2. Ý nghĩa của mô hình toán:Mô hình toán cho phép ta phân tích tín hiệu và hệ thống một cách định lượng, để từ đó có khả năngso sánh, đánh giá hệ thống.Mô hình toán cho phép ta thiết kế tín hiệu và hệ thống để đạt được các bắt buộc đề ra. Ta thiếtkế tín hiệu và hệ thống bằng cách:(a)thay đổi ngay các tổng giá trị của các thông số của tín hiệu và hệ thống.(b)Phân tích định lượng ảnh hưởng của sự thay đổi ngay này đến các đặc trưng của tín hiệu vàhệ thống.(c)dùng các tác động này để chọn tổng giá trị tốt nhất của thông số.Thường thì bài toán thiết kế đã cho sẵn tín hiệu vào và việc phân tích hay thiết kế là thựchiện trên tín hiệu đó. Ví dụ như thiết kế bộ lọc các nhiễu không nhu cầu như là nhiễu khíquyển trong máy thu radio. Nhưng cũng có trường hợp ta cần phải thay đổi ngay tín hiệu vào chođến khi có tín hiệu tối ưu. Ví dụ nhưtrong hệ thống vô tuyến, ta cần thay đổi tín hiệu vào

bằng cách điều chế để có thể phát xạ tín hiệu đó bằng anten. Bài toán thiết kế trong trườnghợp này là thiết kế tín hiệu.Thực tế ta không thể tìm được một mô hình toán học chính xác cho tín hiệu và hệ thống vậtlý bởi vì có quá nhiều thông số liên quan. Ví dụ như mô hình biểu diễn tín hiệu điện áp trongví dụ trên không phải là một mô hình chính xác. Lý do là tín hiệu điện áp thực tế không hoàntoàn là tín hiệu sin do trường điện từ ở bộ phát không hoàn toàn đồng nhất. mặt khác, các kếtnối và cách điện không hoàn hảo cũng tạo ra nhiễu làm thay đổi ngay tín hiệu đôi chút. Hơn nữađiện áp cũng không tồn tại khi−∞=thay+∞=t. Mô hình toán của điện trở cũng khônghoàn toàn chính xác vì giá trị điện trở không hoàn toàn là hằng số mà thay đổi ngay theo nhiệt độ.Nhiệt độ lại phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, dòng chạy qua điện trở… Điện trở cũng cóthay đổi chậm theo thời gian và chuyển động ngẫu nhiên của các electron trong điện trở tạora nhiễu điện áp đặt trên hai đầu của nó.Điều ta muốn là dễ dàng hóa mô hình toán học chính xác càng nhiều càng tốt để bớt độphức tạp trong phân tích. Khi dễ dàng hóa, ta bỏ qua các thông số ít tác động lên các đặcđiểm của tín hiệu và hệ thống.Cần lưu ý rằng các phương trình sử dụng để biểu diễn các tín hiệu và hệ thống ở đây chỉ làmô hình chứ không phải là tín hiệu thực sự hay hệ thống thực sự.Chương I- 4 -1.2 PHÂN LOẠI TÍN HIỆUTín hiệu(signal) dùng để chỉ một đại lượng vật lý biến thiên mang tin tức. Về mặt toán học,ta có thể mô tả tín hiệu như là một hàm theo biến thời gian, không gian hay các biến độc lậpkhác. Chẳng hạn như, hàm:2() 20xtt= mô tả tín hiệu biến thiên theo biến thời gian t. Haymột ví dụ khác, hàm:2(, ) 3 5sxy x xy y=+ + mô tả tín hiệu là hàm theo hai biến độc lập xvà y, trong đó x và y biểu diễn cho hai tọa độ không gian trong mặt phẳng.Hai tín hiệu trong ví dụ trên thuộc về lớp tín hiệu có thể được biểu diễn chính xác bằng hàmtheo biến độc lập. mặc khác, trong thực tế, các mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý và cácbiến độc lập thường rất phức tạp nên không thể biểu diễn tín hiệu như trong hai ví dụ vừa nêutrên.Lấy ví dụ tín hiệu tiếng nói- đó là sự biến thiên của áp suất không khí theo thời gian. Chẳnghạn khi ta phát âm từ “away”, dạng sóng của từ đó được biểu diễn trên hình sau:

Mọi Người Xem :   Giờ động tâm là gì? Kinh Dịch hội là gì?

Ví dụ tín hiệu tiếng nói

Một ví dụ khác là tín hiệu điện tâm đồ (ECG)- cung cấp cho bác sĩ những tin tức về tìnhtrạng tim của bệnh nhân, hay là tín hiệu điện não đồ (EEG) cung cấp tin tức về hoạt động củanão.Các tín hiệu tiếng nói, ECG, EEG là các ví dụ về tín hiệu mang tin có khả năng biểu diễn là hàmtheo biến thời gian. Thực tế có những tín hiệu là hàm theo thường xuyên biến độc lập. Ví dụ như tínhiệu ảnh (image)- là sự thay đổi của cường độ ánh sáng theo không gian, có khả năng xem là hàmđộ sáng theo hai biến không gian.Tất cả các tín hiệu đều do một nguồn nào đó tạo ra, theo một cách thức nào đó. Ví dụ tín hiệutiếng nói được tạo ra bằng cách ép không khí đi qua dây thanh âm. Một bức ảnh có đượcbằng cách phơi sáng một tấm phim chụp một cảnh/ đối tượng nào đó. quy trình tạo ra tínhiệu như vậy thường liên quan đến một hệ thống, hệ thống này phục vụ lại một kích thíchnào đó. Trong tín hiệu tiếng nói, hệ thống là hệ thống phát âm, gồm môi, răng, lưỡi, dâythanh Kích thích liên quan đến hệ thống được gọi lànguồn tín hiệu (signal source). Nhưvậy ta có nguồn tiếng nói, nguồn ảnh và các nguồn tín hiệu khác.Để tìm hiểu thông tin về tín hiệu, trước tiên ta cần xem qua cách phân loại tín hiệu. Có thường xuyên cáchphân loại tín hiệu khác nhéu tuỳ vào từng ứng dụng cụ thể.1.2.1 Tín hiệu nhiều hướng và tín hiệu thường xuyên kênhNhư đã nói trên, tín hiệu có thể được mô tả là hàm theo một hoặc thường xuyên biến độc lập. Nếu tínhiệu là hàm theo một biến, ta gọi đó là cáctín hiệu một hướng (one-dimention signal), nhưtín hiệu điện áp, tiếng nói, ECG, EEG. Ngược lại ta gọi làtín hiệu thường xuyên hướng (multi-dimention signal), ví dụ như tín hiệu ảnh trắng đen, mỗi điểm ảnh là hàm theo 2 biến độc lập.Chương I- 5 -Trong một vài ứng dụng, tín hiệu được tạo ra không phải từ một mà là nhiều nguồn hay thường xuyênbộ cảm biến. Các tín hiệu như vậy được gọi làtín hiệu đa kênh (multi-channel signal). Bứcảnh màu sau là một ví dụ về tín hiệu 2 hướng, 3 kênh.

Ví dụ tín hiệu ảnh màu (2 hướng- 3 kênh)Ta thấy độ sáng I(x,y) ở mỗi một điểm là hàm theo 2 biến không gian độc lập, độ sáng nàylại phụ thuộc vào độ sáng của 3 màu cơ bản red, green và blue.Một ví dụ khác, tín hiệu ảnh TV màu là tín hiệu 3 hướng- 3 kênh, có khả năng biểu diễn bởi vectorsau :rgbI(x,y,t)I(x,y,t) I (x,y,t)I(x,y,t)⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦

Trong giáo trình này, ta tập trung xét tín hiệu một hướng- một kênh, biến là biến thời gian(mặc dù thực tế không phải lúc nào biến cũng là biến thời gian)1.2.2 Tín hiệu liên tục và tín hiệu rời rạcTín hiệu liên tục (continuous-time signal)hay còn gọi là tín hiệu tương tự là tín hiệu đượcxác định tại tất cả các thời điểm. Về mặt toán học, có khả năng mô tả tín hiệu này là hàm của mộtbiến liên tục, ví dụ tín hiệu tiếng nói.Tín hiệu rời rạc (discrete-time signal) chỉ được xác định tại một vài thời điểm rời rạc nào đó.Khoảng cách giữa các thời nơi này không nhất thiết phải bằng nhéu, nhưng trong thực tếthường là lấy bằng nhéu để dễ tính toán. có khả năng tạo ra tín hiệu rời rạc từ tín hiệu liên tục bằng2 cách. Một là lấy mẫu tín hiệu liên tục, hai là đo hay đếm một đại lượng vật lý nào đó theomột chu kỳ nhất định, ví dụ cân em bé hàng tháng, đo áp suất không khí theo giờTín hiệuntnx(t) e ,n 0,1,2,3,−==±±± là một ví dụ về tín hiệu rời rạc. Ta có thể dùngbiến nguyên n thay cho biến thời gian rời rạc tn. Lúc này, tín hiệu trở thành một hàm theobiến nguyên, về mặt toán ta có thể biểu diễn tín hiệu rời rạc là một dãy số (thực hoặc phức).Ta dùng ký hiệu x(n) thay cho x(tn), nghĩa là tn= nT với T là hằng số- khoảng cách giữa

hai thời điểm rời rạc cạnh nhau. Hình sau là một ví dụ về tín hiệu tiếng nói rời rạc.

I(x1,y)x1y1y

xChương I- 6 –

Hình 1.3 Ví dụ tín hiệu rời rạc

Trong môn học này, ta tập trung xét tín hiệu liên tục và hệ thống vận hành với tín hiệu liêntục ở đầu vào, tạo ra tín hiệu liên tục ở đầu ra. Hệ thống đó gọi làhệ thống liên tục(continuous-time system).

1.2.3 Tín hiệu biên độ liên tục và biên độ rời rạcBiên độ của cả tín hiệu liên tục và rời rạc đều đặn có thể liên tục hay rời rạc.Nếu tín hiệu có tất cả các giá trị trong một dải biên độ nào đó thì ta gọi đó làtín hiệu biên độliên tục (continuous-valued signal). Ngược lại, nếu tín hiệu chỉ lấy một số tổng giá trị nào đó (còngọi là mức) trong một dải biên độ thì đó làtín hiệu biên độ rời rạc (discrete-valued signal).Khoảng cách giữa các mức biên độ này có thể bằng nhau hay không bằng nhéu. Thường thìta biểu diễn các mức biên độ này bằng một vài nguyên, đó là bội số của khoảng cách giữa haimức biên độ cạnh nhéu. Tín hiệu rời rạc theo cả thời gian và biên độ được gọi làtín hiệu số(digital signal). Hình sau là một ví dụ về tín hiệu số.

Mọi Người Xem :   Ho là gì? Nguyên nhân gây ho, dấu hiệu và cách điều trị | Pacific Cross

Ví dụ tín hiệu số với 6 mức biên độ khác nhau1.2.4 Tín hiệu xác định và tín hiệu ngẫu nhiênDựa vào mô hình toán học biểu diễn tín hiệu, ta có một cách phân loại tín hiệu khác.Các tín hiệu có khả năng được mô tả duy nhất bằng một biểu diễn toán học rõ ràng như là phươngtrình, đồ thị, bảng dữ liệu được gọi làtín hiệu xác định (deterministic signal). Từ “xácđịnh” ý muốn nhấn mạnh là ta biết rõ và chắc chắn các giá trị của tín hiệu trong quá khứ,Hiện tại và tương lai.tuy nhiên trong nhiều ứng dụng thực tế, có những tín hiệu không thể biểu diễn chính xácbằng các công thức toán học hay những mô tả toán như vậy là quá phức tạp. Ta không thểđoán trước sự biến thiên của các giá trị của loại tín hiệu này. Ta gọi đây làtín hiệu ngẫunhiên (random signal). Ví dụ tín hiệu nhiễu là tín hiệu ngẫu nhiên.

Ta cần lưu ý rằng việc phân loại tín hiệu thực thành xác định hay ngẫu nhiên không phải lúcnào cũng rõ ràng. Đôi khi, xem tín hiệu là xác định hay ngẫu nhiên đều đặn dẫn đến những kếtChương I- 7 -quả có ý nghĩa. Nhưng đôi khi, việc phân loại sai sẽ dẫn đến kết quả bị lỗi, bởi vì có nhữngcông cụ toán chỉ có khả năng áp dụng cho tín hiệu xác định, trong khi các công cụ khác lại chỉ ápdụng cho tín hiệu ngẫu nhiên. Điều này sẽ trở nên rõ ràng hơn khi ta kiểm tra các công cụtoán chi tiết.Trong môn học này, ta tập trung xét tín hiệu xác định.1.3 CÁC PHÉP TOÁN CƠ SỞ TRÊN TÍN HIỆUCó ba phép toán cơ bản trên tín hiệu thường xuất hiện trong hệ thống và trong phân tích hệthống. Đó là phép thay đổi thang thời gian, đảo thời gian và dịch thời gian. Mỗi phép toánnày tạo ra một sự biến đổi khác nhéu đối với biến thời gian trong mô hình toán học của tínhiệu.1.3.1 Phép thay đổi ngay thang thời gianPhép thay đổi thang thời gian là nén hoặc giãn tín hiệu theo trục thời gian.Ví dụ khi truyền dữ liệu từ vệ tinh xuống trạm mặt đất, ta rời rạc hóa tín hiệu thành các mẫurời rạc, lưu các mẫu lại rồi nén tín hiệu bằng cách thu hẹp khoảng cách giữa hai mẫu cạnhnhau để hạn chế thời gian truyền tín hiệu. Xuống đến trạm mặt đất, tín hiệu rời rạc bị nén sẽđược giãn ra như lúc đầu, sau đó được khôi phục lại thành tín hiệu liên tục.Đối với tín hiệu liên tục, để thay đổi thang thời gian với hệ số làb > 0, ta thay t bằng bt trongmô hình tín hiệu. Nói chung, tín hiệux(bt) là một phiên bản nén thời gian của x(t) nếu b > 1và là phiên bản giãn thời gian củax(t) nếu b Ví dụ: b = 0.5 và b = 2

Chương I- 8 -1.3.2 Phép đảo thời gianPhép toán này phản xạ tín hiệu qua một trục đi ngang gốc thời gian t = 0, nghĩa là nó đảongược tín hiệu trên trục thời gian.Ví dụ tín hiệu ảnh chuyển động có được khi ta quay ngược cuốn film.Đối với tín hiệu liên tục, ta đảo thời gian bằng cách thayt bằng -t trong mô hình tín hiệu.Ví dụ:

1.3.3 Phép dịch thời gianPhép dịch thời gian là phép dịch tín hiệu sang phải hoặc trái một khoảng thời gian nào đó.Đối với tín hiệu liên tục, phép dịch thời gian sang phảit1giây là phép thay t bằng t – t1(t1>0)trong mô hình tín hiệu, phép dịch thời gian sang trái là phép thayt bằng t + t1(t1>0) trongmô hình tín hiệu. Nói cách khác,x(t – t1) là phiên bản dịch phải hay trễ của x(t) và x(t + t1) làphiên bản dịch trái hay sớm củax(t).Ví dụ tiếng sấm ta nghe được bị trễ đi so với khi thấy ánh chớp của sét trên bầu trời. Trong vídụ này, ta có: 0v/rts1>= với r là khoảng cách từ chỗ ta đứng đến chỗ phát ra tia chớp và

vslà vận tốc của âm thanh trong không khí.Ví dụ:

Chương I- 9 -1.3.4 Kết hợp các phép toánTa có thể kết hợp thường xuyên phép toán với nhau trên cùng một tín hiệu. Trong trường hợp này, tínhiệu kết quả sẽ không phụ thuộc vào thứ tự thực hiện các phép toán.1. Kết hợp phép thay đổi ngay thang thời gian với phép đảo thời gianTa có tín hiệu x(t), giả sử ta cần thay đổi ngay thang thời gian với b = 2 và nén, ta có thể thực hiệnhéi cách như sau:- nén x(t) đi 2 lần ta được x(2t), sau đó đảo thời gian x(2t) ta được x(-2t).- đảo thời gian trước ta được x(-t), sau đó nén x(-t) ta được x(-2t) trùng với kết quả trên.2. Kết hợp phép thay đổi ngay thang thời gian với phép dịch thời gianTa có tín hiệu x(t), giả sử ta cần thay đổi thang thời gian với b = 0.5 và dịch phải với t1

= 1, tathực hiện hai cách như sau:- giãn x(t) ta được x(0.5t), sau đó dịch sang phải ta được x(0.5(t-1)) = x(0.5t – 0.5)- dịch x(t) sang phải ta được x(t – 1), sau đó giãn ta được x(0.5(t-1)) = x(0.5t – 0.5) trùng vớikết quả trên.3. Kết hợp phép dịch thời gian với phép đảo thời gianTa có tín hiệu x(t), giả sử ta cần dịch thời gian với t1= 1 và đảo, ta có khả năng thực hiện hai cáchnhư sau:- đảo x(t) ta được x(-t), sau đó dịch phải ta được: x(-(t-1)) = x(-t+1)- dịch phải trước ta được x(t – 1), sau đó đảo thời gian ta được x(-(t-1)) = x(-t+1) trùng vớikết quả trên.Ví dụ:(a) t2)t(x −=(b)⎩⎨⎧≤≤−=2t0,t20t3,2)t(y

Chương I- 10 –

Chương I- 11 -1.4 CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA TÍN HIỆUTín hiệu có thể được mô tả bằng nhiều đặc điểm khác nhau của nó. Sau đây ta xét một số đặcđiểm quan trọng của tín hiệu.1.4.1 Tín hiệu đơn hàm và đa hàmTín hiệu đơn hàm (simply-defined signal) là tín hiệu có mô hình toán học là một phương trìnhduy nhất trên toàn trục thời gianNgược lại,tín hiệu đa hàm (piecewise-defined signal) là tín hiệu có mô hình toán là một tậphợp các phương trình và mỗi phương trình như vậy chỉ có tổng giá trị trong một đoạn thời giannào đó.Ví dụ:Tín hiệu 1t)t(x2−= là tín hiệu đơn hàm.

Tín hiệu⎪⎩⎪⎨⎧≥==−−0t,e0t,ee)t(xtt|t|là tín hiệu đa hàm.1.4.2 Tín hiệu chẵn và lẻChẵn (even) và lẻ (odd) là hai đặc điểm của tín hiệu dùng để mô tả mối quan hệ giữa các giátrị của tín hiệu trong miền thời gian dương với các tổng giá trị của tín hiệu trong miền thời gianâm.Tín hiệu chẵn có cùng tổng giá trị tại t = t1và t = -t1với t1bất kỳ, nghĩa là x(t1) = x(-t1)Ngược lại, tín hiệu lẻ có giá trị tại t = t1ngược dấu với tổng giá trị của tín hiệu tại t = -t1với t1bấtkỳ, nghĩa là x(t1) = -x(-t1).Trên đồ thị, tín hiệu chẵn đối xứng qua trục tung và tín hiệu lẻ đối xứng qua gốc tọa độ.

Hầu hết tín hiệu không chẵn cũng không lẻ. tuy nhiên, ta có thể phân tích tín hiệu đó rathành tổng của hai tín hiệu- tín hiệu chẵn xe(t) và tín hiệu lẻ xo(t) như sau:)t(x)t(x)t(x

oe+=

với)t(x))t(x)t(x(21)t(xee−=−+=và)t(x))t(x)t(x(21)t(x00−=−−=Chương I- 12 -1.4.3 Tín hiệu tuần hoàn và không tuần hoànTín hiệu tuần hoàn (periodic signal) là tín hiệu được lặp lại liên tục sau một khoảng thời giannào đó. Khoảng thời gian đó được gọi làchu kỳ (periodic). Như vậy, tín hiệu tuần hoàn cógiá trị như nhau tại những thời điểm cách nhéu một chu kỳ.Về mặt toán học, tín hiệu x(t) là tuần hoàn khi và chỉ khi tồn tại một giá trị T0> 0 sao cho:t)t(x)Tt(x0

∀=+

Những tín hiệu không thoả điều kiện trên làkhông tuần hoàn (aperiodic signal)tổng giá trị T0nhỏ nhất trong các giá trị của T0gọi là chu kỳ cơ bản (fundamental period). Địnhnghĩa này đúng ngoại trừ trường hợp tín hiệu là hằng số. Lúc này T0có khả năng lấy tổng giá trị bất kỳnên không có tổng giá trị T0nhỏ nhất.

Mọi Người Xem :   Diễn viên Mai Phương - Người mẹ đơn thân với cuộc đời đầy sóng gió

Ta có khả năng biểu diễn tín hiệu tuần hoàn dưới dạng tổng của vô số tín hiệu, mỗi tín hiệu là mộtchu kỳ:∑∞−∞=−=

i0p)iTt(x)t(xvới⎩⎨⎧≠+≤≤=t0Tttt)t(x)t(x011p

Lưu ý:1.Tổng của M tín hiệu tuần hoàn chưa chắc là tín hiệu tuần hoàn.

2. Không có tín hiệu vật lý nào là hoàn toàn tuần hoàn vì tín hiệu vật lý không bắt đầu và kếtthúc ở vô cùng. mặc khác, nếu nó lặp lại có chu kỳ trong một khoảng thời gian đủ dài thì tacó thể xem nó là tuần hoàn.Ví dụ một cái quạt điện, sau khi bật được vài giây, nó sẽ đạt được một tốc độ ổn định khôngphụ thuộc vào thời điểm nó được bật/tắt, do đó khi cần tính dòng hay là công suất chẳng hạn,

ta coi nhưlà cái quạt đó đã được bật lên vào lúc−∞=t và sẽ được tắt đi vào lúc∞=t vàtín hiệu điện áp nguồn cung cấp cho quạt là dạng sin.Chương I- 13 -1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN HỆ THỐNGCùng với mô hình toán học là phương trình hệ thống thì việc biển diễn hệ thống bằng cáccông cụ khác giúp ta thực hiện bài toán phân tích hệ thống. Mô hình toán giúp ta tính toán,phân tích định lượng các thông số trong hệ thống. Các phương pháp biểu diễn khác giúp tanhìn thấy rõ sự liên kết giữa các thành phần hoặc là các phép toán trong hệ thống.1.5.1 Biểu diễn hệ thống bằng sơ đồ khốiĐối với thường xuyên hệ thống thì việc biểu diễn hệ thống bằng sơ đồ khối (block diagram) rất thuậntiện cho việc phân tích.Trong sơ đồ khối, các phép toán trên tín hiệu được biểu diễn bằng các khối- là các hộp/vòngtròn có ghi ký hiệu bên trong. Đường đi của tín hiệu được biểu diễn bằng các đoạn thẳng kếtnối các hộp/vòng tròn đó. Cuối các đoạn thẳng có mũi tên chỉ chiều đi của tín hiệu. Tín hiệuđi trên mỗi đường được ghi bên trong đoạn thẳng nối hay cuối đoạn thẳng.Các phép toán cơ sở trong hệ thống gồm: nhân với hằng số, đạo hàm, tích phân, cộng hai tínhiệu. Ký hiệu các khối này như hình sau:

Dựa vào sơ đồ khối ta phân hệ thống ra thành hai loại:hệ có một đầu vào-một đầu ra (single-input, single-output system) và hệ có thường xuyên đầu vào-nhiều đầu ra (multi-input, multi outputsystem).Ví dụ:Hệ có một đầu vào-một đầu ra Hệ có nhiều đầu vào-thường xuyên đầu ra

Khối nhânx1

(t)+x2(t)x2(t)dt)t(dx

ττ∫∞−d)(xt

Kx(t)x1(t)x(t)x(t)K∫∞−t

dtd

x(t)Khối tích phânKhối đạo hàmKhối cộngy(t) x1(t)x2(t)x(t)∫∞−t

KChương I- 14 -Trong môn học này, ta chỉ xét hệ có một đầu vào-một đầu ra. Công cụ dùng để phân tíchhệ một đầu vào-một đầu ra cũng hữu hiệu đối với phân tích hệ thường xuyên đầu vào-nhiều đầu ra vìta có khả năng xem hệ thường xuyên đầu vào-thường xuyên đầu ra là ghép nối của các hệ con một đầu vào-một đầura.Từ sơ đồ khối, ta có khả năng tìm được phương trình biểu diễn hệ thống.Ví dụ:Ta xét ví dụ hệ một đầu vào-một đầu ra trên đây.Ta viết 3 phương trình cho 3 thành phần của hệ thống là khâu cộng, tích phân và nhân nhưsau:

Kết hợp 3 phương trình trên, ta được phương trình hệ thống như sau:)t(x)t(Kydt)t(dy=+1.5.2 Biểu diễn hệ thống bằng sơ đồ thành phần hệ thốngTa có khả năng mô tả hệ thống một cách rõ ràng và cụ thể hơn bằng sơ đồ thành phần hệ thống(system-component diagram). Sơ đồ này gồm các ký hiệu và các đoạn thẳng biểu diễn chocác thành phần của hệ thống và liên kết các thành phần đó.Ví dụ hệ thống là một mạch điện thì các thành phần của hệ thống gồm các linh kiện như điệntrở, cuộn dây, tụ điện, các nguồn điện như nguồn dòng, nguồn áp, các tín hiệu như dòng,áp…Từ sơđồ thành phần hệ thống, ta cũng có khả năng tìm được phương trình biểu diễn hệ thống.Ví dụ:Tìm phương trình của hệ thống là mạch điện sau. Cho biết tín hiệu vào là v1(t) và tín hiệu ralà v2(t).

Phương trình hệ thống:dt)t(dv)t(vCRdt)t(dv122=+∫∞−ττ==−=t1221d)(x)t(y)t(Ky)t(x)t(x)t(x)t(xChương I- 15 –

1.6 CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNGTrên đây ta đã xét các sơ đồ sử dụng để biểu diễn hệ thống bên cạnh mô hình toán học. Trongphần này ta sẽ xét các đặc điểm của hệ thống và mối liên quan giữa mô hình toán học với cácđặc điểm của một hệ vật lý.1.6.1 Hệ có thông số tập trung và thông số phân tánTín hiệu không truyền tức thời qua các thành phần của hệ thống. Ví dụ tín hiệu điện là tínhiệu điện từ truyền với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng. Như vậy, các tổng giá trị của tín hiệu là hàmtheo cả không gian và thời gian.mặc khác, nếu tín hiệu biến đổi chậm trong thời gian truyền qua một khoảng cách nào đó thìtín hiệu gần như là hằng số trong khoảng cách đó. Nếu khoảng cách đó lớn hơn khoảng cáchgiữa hai thành phần hệ thống thì tín hiệu truyền giữa hai thành phần đó chỉ là hàm theo thờigian. Ta chỉ cần sử dụng phương trình hệ thống thông thường phụ thuộc biến thời gian là đủ đểbiểu diễn hệ thống. Ta gọi hệ như vậy làhệ có thông số tập trung (lumped-parametersystem).Thực tế có những hệ thống có khoảng cách giữa hai thành phần hệ thống quá nhỏ so vớikhoảng cách mà tín hiệu là hằng số trong khoảng đó. Ta gọi những hệ như vậy làhệ có thôngsố phân tán (distribited-parameter system). Ví dụ như, hệ thống là đường truyền tải điệnBắc-Nam dài cả ngàn cây số, ta không thể xem tín hiệu là hằng số khi truyền qua một khoảngcách xa như vậy, ngay cả khi tín hiệu thay đổi rất ít. Một ví dụ khác là bộ khuếch đại vi ba,tín hiệu thay đổi ngay quá nhanh nên không thể xem là hằng số được mặc dù khoảng cách giữa haithành phần hệ thống rất nhỏ. Đối với hệ có thông số phân tán, ta phải dùng phương trình phụthuộc vào cả biến không gian và thời gian mới đủ để biểu diễn hệ thống.Trong môn học này, ta chỉ xét hệ có thông số tập trung.1.6.2 Hệ có nhớ và không nhớHệ thống có khả năng có nhớ hay không có nhớ. Hệ có nhớ có khả năng lưu giữ các thông tin trongquá khứ. Ta có các định nghĩa sau đây:Hệ không nhớ (memoryless system) là hệ có tín hiệu ra ở thời điểm t = t1phụ thuộc vào tínhiệu vào tại cùng thời điểm. Hệ không nhớ không chứa các phần tử lưu trữ năng lượng như tụđiện, cuộn dây… Phương trình hệ không nhớ không có phép đạo hàm, tích phân mà chỉ đơngiản là phương tình đại số.Hệ có nhớ (memory system) là hệ có tín hiệu ra ở thời điểm t = t1phụ thuộc vào tín hiệu vàotại cùng thời điểm và tại các thời điểm khác. Hệ có nhớ có chứa các phần tử lưu trữ nănglượng như tụ điện, cuộn dây… Phương trình hệ có nhớ có phép đạo hàm, tích phân và đó làphương trình vi phân.Ví dụ: Các hệ sau đây là có nhớ hay không có nhớ?

Chương I- 16 –

1.6.3 Hệ nhân quảHệ nhân quả (causal system) là hệ có tín hiệu ra ở thời điểm t = t1phụ thuộc vào tín hiệu vàoở các thời điểm1tt ≤ .Theo định nghĩa này ta thấy hệ không nhớ là hệ nhân quả. Các hệ vật lý là hệ nhân quả, vìcác tổng giá trị của tín hiệu vào trong tương lai là chưa có nên không thể gây ảnh hưởng tín hiệura được.Ví dụ: Hệ65)t(x121)t(y −⎟⎠⎞⎜⎝⎛=là hệ nhân quả.1.6.4 Bậc của hệ thống

Bậc của hệ thống (system order) được định nghĩa là bậc của phương trình vi phân biểu diễnhệ thống.Như vậy bậc của hệ thống chính là bậc của đạo hàm cao nhất của tín hiệu ra trong phươngtrình vi phân mô tả hệ thống.Ví dụ: Bậc của hệ )t(xdt)t(dx)t(y2dt)t(dy3dt)t(yd33+=++ là: 3.1.6.5 Hệ tuyến tínhHệ tuyến tính (linear system) là hệ thỏa điều kiện sau:)t(yB)t(yA)t(y)t(xB)t(A x)t(x2121+=+=

ở đây y

i(t) là tín hiệu ra khi tín hiệu vào là xi(t), A và B là hằng số.Các hệ thống tuyến tính có thể được mô tả bởi phương trình vi phân tuyến tính. Ta có thể giảicác phương trình vi phân tuyến tính bằng các phương pháp kinh điển. Ngược lại, phươngtrình mô tả hệ phi tuyến là phương trình vi phân phi tuyến và giải các phương trình phi tuyếnnày rất khó hay đôi khi không giải được.Trong môn học này, ta chỉ xét hệ tuyến tính.Chương I- 17 -Ví dụ:Xét tính tuyến tính của các hệ sau đây:(a)65)t(x121)t(y −⎟⎠⎞⎜⎝⎛=(b))t(xdt)t(dx)t(y2dt)t(dy3dt)t(yd33+=++

Chương I- 18 -1.6.6 Hệ bất biếnHệ bất biến (time-invariant system) là hệ không thay đổi theo thời gian.Về mặt toán học, hệ bất biến là hệ thỏa điều kiện sau:)t(y)t(y)t(x)t(x11τ−=τ−=

Phương trình mô tả hệ bất biến là phương trình vi phân hệ số hằng, tức là các thành phần củahệ thống là hằng số. Thực tế thì các thành phần của hệ vật lý có thay đổi theo thời gian nhưngsự thay đổi ngay đó rất nhỏ nên ta bỏ qua và xem hệ vật lý là hệ bất biến.Ví dụ: xét tính bất biến của các hệ sau đây:

(a) y(t) = t.x(t) – 4(b))t(xdt)t(dx)t(y2dt)t(dy3dt)t(yd33+=++

1.6.7 Hệ ổn địnhTrước khi định nghĩa hệ ổn định, ta định nghĩa tín hiệu hữu hạn (bounded signal)- đó là tínhiệu có biên độ hữu hạn. Khi thiết kế hệ thống, ta luôn mong muốn hệ được ổn định theonghĩa là tín hiệu ra hữu hạn khi tín hiệu vào hữu hạn, để cho tín hiệu ra không tăng lên màkhông kiểm soát được. Hệ như vậy được gọi làhệ ổn định BIBO (Bounded Input BoundedOutput).Ta sẽ xét kỹ hơn về hệ ổn định trong các chương tiếp theo sau.



Các câu hỏi về tín hiệu vào là gì


Nếu có bắt kỳ câu hỏi thắc mắt nào vê tín hiệu vào là gì hãy cho chúng mình biết nhé, mõi thắt mắt hay góp ý của các bạn sẽ giúp mình cải thiện hơn trong các bài sau nhé

Related Posts

Tính chất hóa học của Bari (Ba) | Tính chất vật lí, nhận biết, điều chế, ứng dụng. 1

Tính chất hóa học của Bari (Ba) | Tính chất vật lí, nhận biết, điều chế, ứng dụng.

ContentsĐánh giá về Các định nghĩa tín hiệu và hệ thống – Tài liệu textCác câu hỏi về tín hiệu vào là gì Bài viết Tính chất…
Sorbitol là gì? Tác dụng của sorbitol C6H14O6 trong cuộc sống 2

Sorbitol là gì? Tác dụng của sorbitol C6H14O6 trong cuộc sống

ContentsĐánh giá về Các định nghĩa tín hiệu và hệ thống – Tài liệu textCác câu hỏi về tín hiệu vào là gì Bài viết Sorbitol là…
Bạc là gì? Những ứng dụng của bạc trong cuộc sống 3

Bạc là gì? Những ứng dụng của bạc trong cuộc sống

ContentsĐánh giá về Các định nghĩa tín hiệu và hệ thống – Tài liệu textCác câu hỏi về tín hiệu vào là gì Bài viết Bạc là…
CH3Cl - metyl clorua - Chất hoá học 4

CH3Cl – metyl clorua – Chất hoá học

ContentsĐánh giá về Các định nghĩa tín hiệu và hệ thống – Tài liệu textCác câu hỏi về tín hiệu vào là gì Bài viết CH3Cl –…
Aqua trong mỹ phẩm là chất gì? Có tác dụng gì? Độc hại hay lợi? - ResHPCos - Chia Sẻ Kiến Thức Điện Máy Việt Nam 5

Aqua trong mỹ phẩm là chất gì? Có tác dụng gì? Độc hại hay lợi? – ResHPCos – Chia Sẻ Kiến Thức Điện Máy Việt Nam

ContentsĐánh giá về Các định nghĩa tín hiệu và hệ thống – Tài liệu textCác câu hỏi về tín hiệu vào là gì Bài viết Aqua trong…
I2 - Iot - Chất hoá học 6

I2 – Iot – Chất hoá học

ContentsĐánh giá về Các định nghĩa tín hiệu và hệ thống – Tài liệu textCác câu hỏi về tín hiệu vào là gì Bài viết I2 –…